發(fā)布時間：2020-12-22 06:45

　　隨著社會人口老齡化的加劇,人們開始越來越關注醫(yī)療康復問題,外骨骼機器人作為一種可穿戴、提高人體運動能力的智能設備,逐漸被應用于助老助殘領域。本文研制了一款面向下肢失能或弱能人群的下肢外骨骼機器人,既可以幫助使用者恢復行走能力,提供助力效果,也可以在使用者行走勞累時變形為電動輪椅,為其節(jié)省體力方便出行。本文根據(jù)外骨骼機器人的應用需求,從機電系統(tǒng)設計、系統(tǒng)建模分析、控制策略以及相關實驗測試這幾部分進行論述。外骨骼機器人是一種典型的機電一體化設備,合理的機械結構和穩(wěn)定的電氣系統(tǒng)是其功能實現(xiàn)的基礎。本文設計了基于四連桿模型的外骨骼和輪椅之間的變形機構,保證變形過程的安全便捷;采用準雙曲面齒輪傳動,設計了高集成度、大力矩輸出的外骨骼膝關節(jié)和髖關節(jié)。電氣系統(tǒng)需要輔助機械結構實現(xiàn)機器人的控制方法與功能,因此設計了基于ARM+CAN的分布式控制系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)集成度,設計了基于磁編碼器的高精度關節(jié)角度傳感器,以及無線智能拐杖傳感系統(tǒng),配合慣性導航傳感器,保證對于系統(tǒng)實時狀態(tài)信息的采集。外骨骼的建模分析是外骨骼控制的前提,本文對于外骨骼機器人進行了運動學建模、動力學建模與穩(wěn)定性分析。通過運動學分析得出... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

步態(tài)康復機器人LOKOMAT

[6]。圖1-1 步態(tài)康復機器人 LOKOMAT 圖1-2 步態(tài)康復機器人 NaTUre-gaits美國德拉華大學研究小組研制的下肢外骨骼 ALEX 如圖 1-3 所示，其具有四個自由度，配合平衡支架和跑步機可以為下肢弱能人群進行步態(tài)康復訓練[7]。在結合視覺反饋，當患者的足部軌跡保持在所期望范圍內(nèi)變化時，采用零阻抗控制；當超出期望范圍，采用高阻抗控制，使步態(tài)軌跡重新返回到期望軌跡范圍[8]。但是，

圖1-3 ALEX 圖1-4 ALEX-IIR Trainer 是由美國東北大學與哈佛醫(yī)學院共同研制了出來的機器人步[10]，如圖 1-5 所示。其具有一個主動自由度，可通過阻抗控制輔助患動治療。RGRTrainer 與主動膝關節(jié)矯正器 ANdROS 可搭配使用，共態(tài)偏差，如圖 1-6 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]面向康復工程的助行可穿戴外骨骼機器人的人類工效學設計[J]. 邱靜,程洪,過浩星.  計算機科學. 2015(10)
[2]人體行走下肢生物力學研究[J]. 韓亞麗,王興松.  中國科學:技術科學. 2011(05)

博士論文
[1]基于柔性外骨骼人機智能系統(tǒng)基礎理論及應用技術研究[D]. 張佳帆.浙江大學 2009

碩士論文
[1]下肢外骨骼康復機器人結構設計及控制方法研究[D]. 周海濤.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]下肢康復醫(yī)療外骨骼訓練控制系統(tǒng)研究與初步實現(xiàn)[D]. 董亦鳴.浙江大學 2008
[3]腦卒中癱瘓下肢外骨骼康復機器人的研究[D]. 張杰.浙江大學 2007



本文編號：2931329